本书全面阐述了计算机科学与技术及相关专业学生需要了解、认识的计算机科学的基本概念、基础知识及相关职业要求，主要内容包括计算机系统、人与计算机的关系、计算机典型应用及技术、计算机学科知识体系及职业相关问题，力求使读者理解计算机科学技术的知识体系，明确专业学习目标，为深入掌握专业知识打好基础。

本书适合作为高等学校计算机科学与技术及相关专业的“计算机导论”课程教材、计算机基础课程的教材及计算机入门的普及教材，也可供自学和欲了解计算机科学与技术专业知识的人员学习和参考。

计算机科学导论是计算机科学与技术及相关专业的入门课程。本书围绕计算机科学与技术学科的定义、特点、基本问题、学科方法论、历史渊源、发展变化、知识组织结构与分类体系、发展潮流与未来发展方向、学科人才培养与科学素养等内容进行了系统而又深入浅出的论述，全面阐述了计算机科学与技术及相关专业学生需要了解、认识的计算机学科的基本概念、基础知识及相关职业要求。

本书对《计算机科学导论（第2版）》进行了修订，主要包括对讲授内容进行精编，压缩了纸质教材内容的篇幅，增加了电子资料的比重；调整了计算机的典型应用及对社会产生重大影响的新技术的介绍，对涉及的内容进行了再编；以电子资料链接方式提供了课后自测题、实验参考等实践内容；增加了实验与实践的章节，作为附录供读者参考。

本书的主要内容包括计算机系统概述，计算机运算基础，计算机组成，操作系统，计算机网络，人机交互，算法和数据结构，程序设计，数据组织与管理，软件与软件工程，信息与信息系统，信息安全，典型应用与热点技术，计算机学科体系，计算机伦理、道德与法规，产业发展与职业规划等。教材力求为读者建立一个关于计算机科学技术及其应用的较全面的概念和框架，使读者理解计算机科学技术的知识体系，明确专业学习目标，为深入掌握专业知识打好基础。

为了便于教师使用和学生课后学习，基本知识体系章节结尾配有课后自测题链接，供读者参考。附录实验与实践可供实验课或有兴趣的读者参考。实验中如有需要，可扫描“实验参考”链接，查看实验任务、实验内容与步骤、实验思考等辅助学习内容。

本书编写体系安排为每章一个主题，以便使读者能够集中精力研读计算机科学知识结构中的每个节点。但每章并不是孤立的，具有逐步扩展与渐进深入，以及由机器到人再到环境的思维扩展特征。内容包含了计算机系统、人机环境中人的作用，以及社会环境的要求等知识体系。本书由常晋义、高燕编著。参加编写和资料收集工作的有常晋义、高燕、周蓓、王小英、蔺世杰、徐文彬、谢从华、刘永俊、应文豪、姚宇峰等。全国众多讲授计算机科学导论的教师对教材的使用与修改提出了建议和意见，并提供了宝贵的教学研究与改革的相关资料，在本书的编写过程中，也参考了国内外的相关教材、资料，在此一并表示诚挚的感谢。

由于本书涉及面广、技术新，书中如有不妥之处，请读者批评指正。作者联系方式为jinyichang@sina.com。

常晋义2018年8月

◆计算机科学导论(第3版)

第1章计算机系统概述1

1.1计算机的概念1

1.1.1认识计算机1

1.1.2计算机的类型4

1.1.3计算机的应用5

1.2计算机系统7

1.2.1计算机硬件系统8

1.2.2计算机软件系统9

1.2.3计算机系统的组织结构10

1.3计算机的发展11

1.3.1计算机的发展阶段11

1.3.2我国计算机的发展12

1.3.3影响计算机发展的重要人物14

1.3.4计算机的发展趋势16

1.4思考与讨论18

1.4.1问题思考18

1.4.2课外讨论18

第2章计算机运算基础19

2.1数制及其转换19

2.1.1进位计数制19

2.1.2不同数制间的转换21

2.2计算机中数据的表示24

2.2.1数的机器码表示24

2.2.2数值数据的表示26

2.2.3非数值数据的表示29◆计算机科学导论(第3版)2.3数据存储与数据运算31

2.3.1数据存储31

2.3.2数据运算32

2.4思考与讨论35

2.4.1问题思考35

2.4.2课外讨论35

第3章计算机组成36

3.1计算机系统结构36

3.1.1冯·诺依曼体系结构36

3.1.2计算机的总线结构37

3.2计算机的工作原理40

3.2.1指令系统40

3.2.2计算机的工作过程与性能指标41

3.3计算机的基本组成42

3.3.1中央处理单元43

3.3.2存储系统46

3.3.3输入输出系统48

3.4思考与讨论52

3.4.1问题思考52

3.4.2课外讨论52

第4章操作系统53

4.1操作系统基础53

4.1.1操作系统及其特征53

4.1.2操作系统的类型55

4.2操作系统的功能58

4.2.1资源管理59

4.2.2人机交互63

4.3操作系统的研究与发展64

4.3.1操作系统的发展64

4.3.2操作系统的研究方法66

4.4思考与讨论69

4.4.1问题思考69

4.4.2课外讨论69

第5章计算机网络70

5.1计算机网络基础70

5.1.1计算机网络概述70

5.1.2计算机网络的类型73

5.2网络体系结构76

5.2.1网络互联模型76

5.2.2网络地址与分配79

5.3传输介质与网络设备81

5.3.1网络传输介质81

5.3.2网络设备82

5.4Internet及其应用84

5.4.1Internet基础84

5.4.2Internet的应用86

5.5思考与讨论89

5.5.1问题思考89

5.5.2课外讨论89

第6章人机交互90

6.1人机交互基础90

6.1.1人机交互概述90

6.1.2新型人机交互技术93

6.2多媒体技术96

6.2.1多媒体技术基础96

6.2.2多媒体应用技术100

6.3虚拟现实技术104

6.3.1虚拟现实104

6.3.2虚拟现实技术105

6.4思考与讨论107

6.4.1问题思考107

6.4.2课外讨论107

第7章算法和数据结构109

7.1算法基础109

7.1.1算法及其特性109

7.1.2算法的描述112

7.1.3算法评价114

7.2数据结构115

7.2.1数据结构的概念115

7.2.2常用的数据结构117

7.3算法分析121

7.3.1常用的算法121

7.3.2经典计算机算法问题125

7.4思考与讨论129

7.4.1问题思考129

7.4.2课外讨论129

第8章程序设计131

8.1程序设计基础131

8.1.1程序设计的基本概念131

8.1.2程序设计过程132

8.2程序设计语言134

8.2.1程序设计语言概述134

8.2.2程序设计语言的类型137

8.2.3语言处理系统138

8.2.4高级语言的分类139

8.3程序设计方法143

8.3.1结构化程序设计143

8.3.2面向对象程序设计145

8.4思考与讨论147

8.4.1问题思考147

8.4.2课外讨论147

第9章数据组织与管理148

9.1数据管理基础148

9.1.1数据管理技术的发展148

9.1.2数据模型150

9.2数据库系统153

9.2.1数据库系统基础154

9.2.2数据库系统的结构155

9.2.3网络数据库157

9.3数据库管理系统159

9.3.1数据库管理系统基础159

9.3.2数据库管理系统的应用161

9.4思考与讨论163

9.4.1问题思考163

9.4.2课外讨论163

第10章软件与软件工程164

10.1软件164

10.1.1软件的概念164

10.1.2软件的保护与授权165

10.2软件工程166

10.2.1软件危机167

10.2.2软件工程的概念168

10.2.3软件工程方法学170

10.3软件生命周期172

10.3.1软件生命周期概述173

10.3.2软件生命周期模型175

10.3.3微软公司的软件开发周期178

10.4思考与讨论180

10.4.1问题思考180

10.4.2课外讨论180

第11章信息与信息系统181

11.1信息与信息管理181

11.1.1信息181

11.1.2信息管理184

11.1.3信息化185

11.2信息系统基础187

11.2.1信息系统概述187

11.2.2信息系统的应用类型190

11.3信息系统的应用191

11.3.1决策支持系统191

11.3.2企业信息系统193

11.3.3电子商务系统195

11.4思考与讨论197

11.4.1问题思考197

11.4.2课外讨论197

第12章信息安全198

12.1信息安全基础198

12.1.1信息安全概述198

12.1.2信息安全问题分析200

12.2密码技术203

12.2.1密码学基础203

12.2.2密码技术205

12.3网络安全208

12.3.1防火墙208

12.3.2入侵检测210

12.3.3访问控制212

12.3.4容灾系统214

12.3.5虚拟专用网215

12.4计算机病毒与计算机犯罪217

12.4.1计算机病毒217

12.4.2计算机犯罪219

12.5思考与讨论221

12.5.1问题思考221

12.5.2课外讨论221

第13章典型应用与热点技术222

13.1嵌入式系统222

13.1.1嵌入式系统的基础222

13.1.2嵌入式系统的组成223

13.1.3嵌入式系统的应用与发展225

13.2人工智能226

13.2.1人工智能的基础226

13.2.2人工智能技术与应用228

13.3计算机应用的热点技术230

13.3.1移动互联网230

13.3.2物联网233

13.3.3云计算235

13.3.4大数据237

13.4思考与讨论239

13.4.1问题思考239

13.4.2课外讨论239

第14章计算机学科体系241

14.1计算机学科概论241

14.1.1计算机学科基础241

14.1.2计算机学科的基本问题244

14.2计算机学科方法论246

14.2.1计算机学科的形态246

14.2.2计算机学科的核心概念247

14.2.3计算机学科的典型方法250

14.3计算机学科知识体系251

14.3.1计算机学科知识的层次与特点251

14.3.2计算机学科知识体系253

14.4思考与讨论257

14.4.1问题思考257

14.4.2课外讨论257

第15章计算机伦理、道德与法规258

15.1计算机伦理学258

15.1.1计算机伦理学概述258

15.1.2计算机职业伦理规范262

15.2职业理想与职业道德264

15.2.1职业理想264

15.2.2职业道德266

15.3信息产业的法律法规269

15.3.1网络信息安全的法律270

15.3.2计算机软件著作权保护272

15.3.3计算机软件商业秘密权275

15.4思考与讨论277

15.4.1问题思考277

15.4.2课外讨论277

第16章产业发展与职业规划278

16.1信息产业及其发展278

16.1.1信息产业278

16.1.2我国信息产业的发展280

16.2职业素养与职业规划282

16.2.1职业素养282

16.2.2计算机相关职业284

16.2.3职业生涯规划287

16.3思考与讨论288

16.3.1问题思考288

16.3.2课外讨论288

附录实验与实践289

附录A实验289

实验1信息的获取与交流289

实验2Windows基本操作289

实验3文本编辑与排版290

实验4电子表格的应用290

实验5演示文稿的制作291

实验6网络设置及测试292

实验7多媒体基础292

实验8常用工具软件292

附录B实践293

实践1深入了解计算机293

实践2制作电子简报293

实践3成绩表计算与分析293

实践4制作电子相册293

实践5撰写小论文294

内容翔实。全面介绍计算机系统的构成与工作原理，展现计算机学科的知识体系与技能结构。通过学习，掌握计算机系统的基础知识，了解计算机能力培养的主要方向，为后续课程学习起导引作用。

结构新颖。以计算机科学的系统结构为主线组织内容，每章一个主题，为教与学的灵活性奠定了基础，教师可根据情况调整各章节的主讲秩序，学生可自主选择有兴趣的章节进行深入探究。

通俗易懂。由浅入深、循序渐进地对相关知识作简明阐述，尽量用通俗的文字、普识的事例来引导和串接内容，以便能够更好地读文知意，明意引思。

激发兴趣。兼顾历史和前沿，介绍计算机科学的历史发展与演变、现在流行的技术与设备以及未来的展望，激发学生的探索欲和求知欲。

内容翔实。全面介绍计算机系统的构成与工作原理，展现计算机学科的知识体系与技能结构。通过学习，掌握计算机系统的基础知识，了解计算机能力培养的主要方向，为后续课程学习起导引作用。

结构新颖。以计算机科学的系统结构为主线组织内容，每章一个主题，为教与学的灵活性奠定了基础，教师可根据情况调整各章节的主讲秩序，学生可自主选择有兴趣的章节进行深入探究。

通俗易懂。由浅入深、循序渐进地对相关知识作简明阐述，尽量用通俗的文字、普识的事例来引导和串接内容，以便能够更好地读文知意，明意引思。

激发兴趣。兼顾历史和前沿，介绍计算机科学的历史发展与演变、现在流行的技术与设备以及未来的展望，激发学生的探索欲和求知欲。